Home > Nieuws & Events > Over de warmtepomp
Over de warmtepomp
Het werkingsprincipe van een warmtepomp (WP)
Warmtecaptatie Verdamper |
|
Warmteuitstraling Condensor |
De warmtepomp bestaat uit een compressor (2), een verdamper (3), een condensor (4) en een ontspanner (5). Deze vier elementen vormen een thermodynamische kring waarin een actief fluïdum circuleert met geschikte thermische eigenschappen.
Het actief fluïdum evolueert in het net dankzij de werking van de compressor die op elektriciteit functioneert. De temperatuur van dit fluïdum varieert naargelang de wisseling van de druk die wordt verzekerd door de compressor (samendrukken) of de ontspanner (ontspannen).
De warmte wordt dus opgenomen door de verdamper en afgegeven door de condensor.
De verdamper (3)
Aan de ingang van de verdamper is het actief fluïdum in een vloeibare toestand op lage druk en dus – door zijn bijzondere eigenschappen – op zeer lage temperatuur (-10°C). Indien de omgevingstemperatuur (lucht, water of grond) die de verdamper omringt hoger ligt dan de temperatuur van het actief fluïdum dan zal er warmteoverdracht zijn naar deze verdamper (captatie).
Het actief fluïdum dat deze warmte opgenomen heeft zal zeer vlug verdampen.Aan de uitgang van de verdamper zal het actief fluïdum, volledig overgaan van een vloeibare toestand naar een gasvormige toestand.
De compressor (2)
Het gasvormig actief fluïdum van de verdamper wordt aangezogen door de compressor die door samendrukking de temperatuur gevoelig zal verhogen (zoals bv. een fietspomp).
De condensor (4)
Het actief fluïdum - in gasvormige toestand en op hoge temperatuur gebracht (tot ongeveer + 75 °C) door de compressor - wordt vervolgens door de compressor naar de condensor gestuwd. Indien de omgevingstemperatuur die de condensor omringt lager ligt dan de temperatuur van het actief fluïdum dan zal er een warmteoverdracht plaatsvinden.
Naargelang het zijn warmte afgeeft aan de omgeving zal het actief fluïdum condenseren en opnieuw vloeibaar worden.
De ontspanner (5)
De verbinding tussen het gedeelte “ hoge temperatuur – hoge druk” (condensor) en het gedeelte “lage temperatuur – lage druk” (verdamper) wordt verzekerd door de ontspanner die moet instaan voor een volledige drukdaling van het fluïdum afkomstig van de condensor en een regeling van het debiet. Aldus kan het fluïdum waarvan de druk door de ontspanner teruggebracht is naar het startniveau opnieuw aan een thermodynamische cyclus beginnen.
Wat is het energieverbruik van een volledig thermodynamische cyclus van de warmtepomp?
In werking trekt de elektrische motor de compressor aan. Deze zal dan ook electriciteit verbruiken (te betalen energie).
Hierdoor veroorzaakt de beweging van het actief fluïdum dat (kosteloze) energie gaat "opnemen".
Voor elke eenheid betaalbare energie zal de warmtepomp er vier teruggeven. Zie punt 3 hieronder – Rendement.
Verschillende systemen
Warmtepompsystemen verschillen in de manier waarop de verdamper warmte opneemt uit de natuur en door de manier waarop deze warmte gevaloriseerd wordt door de compressor om nadien verdeeld te worden door de condensor in de woning.
1. De warmteopname uit de natuur : de drie elementen.
Lucht, water en grond vormen de drie klassieke omgevingen De warmte uit deze omgevingen is in overvloed in de natuur beschikbaar en is bovendien gratis.
De ideale omgeving waaruit de warmtepomp warmte kan opnemen heeft een zo hoog mogelijke - liefst constante – temperatuur.
Uit deze drie omgevingen is grond de omgeving die de meeste voordelen inhoudt.
a) lucht
De verdamper van de warmtepomp kan rechtstreeks in contact worden gebracht met de buitenlucht om er de nodige warmte aan te onttrekken. Zo’n systeem is zeer gemakkelijk te installeren.
Doch aangezien - in de winter – de omgevingstemperatuur redelijk laag ligt is er wel een grote warmtewisselaar nodig om voldoende warmte te kunnen opnemen.
b) water
Het water van een grondwaterlaag, van een rivier, van een vijver of van de zee kan in contact worden gebracht met de verdamper die de warmte hieruit zal opnemen. Het volume aan water moet wel groot genoeg zijn om de verdamper toe te laten om voldoende warmte op te nemen.
c) grond
De grond vormt een immens spaarbekken. Op lage diepte zal deze warmte uit de zonne-energie afkomstig zijn. Om deze warmte op te nemen wordt meestal gebruik gemaakt van een tussenmedium, bijvoorbeeld water of koelmiddel. Dit fluïdum circuleert in een gesloten kringloop in een ondergronds horizontaal buizennet.
2. De warmteafgifte in de woning.
De warmte opgenomen in het leefmilieu en gevaloriseerd door de compressor wordt verdeeld in de woning door middel van een warmteoverdragende vector. Deze vector kan water, lucht of een koelmiddel zijn.
De verschillende benamingen
De benaming van de verschillende warmtepompen onderscheidt zich door enerzijds de bron van de opgenomen warmte door de verdamper en anderzijds de bestemming van de verdeelde warmte door de condensor.
- warmtepomp lucht / lucht : de warmtepomp neemt de warmte op in de lucht en geeft ze terug in de lucht
- warmtepomp lucht / water : de warmtepomp neemt de warmte op in de lucht en geeft ze terug in het water
- warmtepomp water / water : de warmtepomp neemt de warmte op in het water en geeft ze terug in het water
- warmtepomp grond / water : de warmtepomp neemt de warmte op in de grond en geeft ze terug in het water
- warmtepomp grond / grond : de warmtepomp neemt de warmte op in de grond en geeft ze terug in de grond
Rendement
Men bepaalt het energetisch rendement van de warmtepomp door de verhouding:
Nuttige afgifte (warmte afgegeven door de condensor) *
Geleverde energie aan de motor van de compressor
* Nuttige afgifte : de som van de twee energiehoeveelheden die afgegeven worden aan de condensor, t.t.z. de gratis energie opgenomen door de verdamper + de elektrische energie die opgeslorpt wordt door de motor van de compressor.
Deze verhouding heet men Coefficient Of Performance (COP). Deze situeert zich gewoonlijk rond 4.
Voordelen
van de warmtepomp
A) Lage exploitatiekosten.
Per eenheid verbruikte elektrische energie – om de werking van de compressor te verzekeren en die dus te betalen is aan de elektriciteitsmaatschappij – zal de warmtepomp in de buitenomgeving ongeveer 3 eenheden kosteloze energie opnemen.
Resultaat : een globaal calorisch vermogen van 4 eenheden, hetzij een winstfactor van vier !
B) Betrouwbaarheid.
De technologie van de warmtepomp is te vergelijken met de technologie van een koelkast en is dus bijzonder betrouwbaar.
C) Lage onderhoudskosten.
Geen schoorsteenvegen, noch onderhoud van de brander.
D) Geen vervuiling.
In situ veroorzaakt de warmtepomp geen vervuiling. Geen energieverbranding en dus geen gas-uitstoot met het zgn. broeikas-effect (CO2).
E) Vergelijkbare investering.
De noodzakelijke investering voor de installatie van een warmtepomp is vergelijkbaar met elk ander traditioneel verwarmings- systeem met warm water (ketel + radiatoren + schouw + tank).
F) Laag aansluitingsvermogen.
Het nodig elektrische vermogen voor de werking van de compressor is erg laag. Het komt ongeveer overeen met een aansluiting voor huishoudelijke toepassingen.
G) Gebruik van hernieuwbare energie.
De warmtepomp is een toepassing die gebruik maakt van de "actieve zonne-energie".
>> Meer over het warmtepomp systeem van Masser |
